Durante las últimas décadas, el escaso desarrollo tecnológico que ha experimentado la industria
de la construcción ha dejado en evidencia la necesidad de una pronta actualización. Entre los más
grandes déficits se puede mencionar la baja optimización de la gestión de tiempo, material, así
como económico. Investigadores relacionados al área han encontrado en la Manufactura Aditiva
(AM) una adecuada alternativa para introducir tecnología avanzada en el desarrollo de la
construcción de edificaciones.
De acuerdo con Agarwal et al. (2016), la manufactura aditiva aplicada a la construcción es una
valiosa herramienta que conlleva a importantes mejoras en el ámbito económico y ambiental. Este
novedoso proceso tecnológico se encarga de agilizar la construcción de viviendas a través de la
automatización de sus procesos. Debido a la gran versatilidad de la AM, esta es capaz de colaborar
con procesos como la metodología colaborativa de gestión de proyectos Building Information
Modeling (BIM), Internet de las cosas (IoT) y softwares de mapeo digital de datos. El uso
simultaneo de estas herramientas iniciaría la transición de la construcción hacia la industria 4.0,
optimizando el costo, gestión de tiempo y uso de material durante la ejecución de proyectos.
Por lo tanto, la presente investigación tiene como objetivo desarrollar mezclas de mortero que sean
compatibles con el sistema de manufactura aditiva. Para ello se estudió a profundidad el estado del
arte de la impresión 3D enfocada en la industria de la construcción. Luego, se realizó un resumen
detallado de los sistemas de impresión 3D, procesos de impresión, matrices imprimibles,
propiedades de los materiales y ensayos de caracterización aplicados a la manufactura aditiva de
mortero. Basados en la revisión bibliográfica, se seleccionaron ensayos experimentales de veleta
de corte, estabilidad cilíndrica, extrusión y de constructabilidad para evaluar las propiedades de la
mezcla. En base a dichos ensayos se propusieron protocolos para las distintas etapas del desarrollo
de morteros cementicios imprimibles. Posteriormente, se seleccionó la dosificación que supero
satisfactoriamente todas las etapas y además presento mejor viabilidad económica. Finalmente, se
validó la mezcla mediante la impresión de elementos con patrón de relleno complejo.
Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de la metodología de evaluación propuesta
logró desarrollar eficientemente cuatro mezclas de mortero compatibles con la impresión 3D.
Además, se demostró que el uso de la tecnología de manufactura aditiva optimiza el proceso
constructivo y brinda mayor flexibilidad en el diseño de elementos no estructurales. / During the last decades, the scarce technological development experienced by the construction
industry has made evident the necessity for an early update due to the short optimization of time
and budget that the industry is currently undergoing. Researchers related to the area have found
Additive Manufacturing (AM) as a suitable alternative to introduce the automated use of
technology in the construction of structures.
According to Agarwal et al. (2016), additive manufacturing applied to construction is a valuable
tool that generates economic and environmental benefits. This modern technological process is
responsible for the automation of housing construction. In addition, the versatility of AM allows it
to be compatible with innovative processes such as collaborative project management
methodology Building Information Modeling (BIM), the Internet of Things (IoT), and digital data
mapping software. Therefore, Additive Manufacturing is the construction sector transition to
Industry 4.0, directly optimizing project costs, the material used, and material loss during project
execution.
Therefore, the present research aims to develop mortar mixtures compatible with the additive
manufacturing system. For this purpose, the state of the art of 3D concrete printing focused on the
construction industry was studied. Then, a detailed summary of 3D printing systems, printing
processes, printable matrices, material properties, and characterization tests of the additive
manufacturing of mortar was made. Based on the literature review, experimental tests as shape
stability, extrudability, buildability and flowability were carried out to evaluate the properties of
the mixtures. Using these tests, protocols for obtaining printable cementitious mortars were
proposed. Subsequently, the dosage that satisfactorily passed all the stages and was economically
viable was selected. Finally, the mixture was validated by printing medium-scale elements.
The results show that applying the proposed methodology could efficiently develop four mortar
mixtures compatible with 3D printing. One was chosen to validate the dosage by printing a natural
scale geometry with a complex fill pattern. It was demonstrated that this technology optimizes the
construction process and provides greater flexibility in the design of non-structural elements.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/26116 |
| Date | 10 October 2023 |
| Creators | Baldoceda Perez, Jordan Jesus |
| Contributors | Silva Mondragón, Guido Leonardo |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/closedAccess |
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